音弦的降音,及其应用、方法以及弦的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及乐器的弦、弦的生产方法以及降音聚合物基体在音弦中的应用，例如:这种音弦是用于弓弦乐器及拨弦乐器；聚合物基体设置在音弦的芯与环绕着该芯的至少一个绕层之间，或者设置在环绕着芯的绕层之间，或者以上两种情况皆可；聚合物基体包括聚合物粘合剂，以及嵌在粘合剂中不可溶的、亚微米尺寸的、纳米级别的固态颗粒。
【背景技术】
[0002]音弦的主要部分是芯，该芯承载其张紧的张力。芯可以由固体金属线、各种绕法的多股螺旋金属线、聚合物单丝或聚合物多丝、以及天然纤维和天然材料，例如:动物肠道组成。此外，大部分音弦还具有绕层，该绕层由环绕芯的圆形线或扁平线组成，使得音弦达到特定的密度。通常的缠绕材料包括合适的金属和聚合物材料，以及人造及天然纤维。
[0003]其中，在下列专利文献中列出并描述了弦的构造、可能的芯结构以及合适的缠绕材料的实施例:美国专利US 2，641，949、美国专利US 2，049，770、美国专利US 2，049，769、德国专利DE 1040350、德国专利DE 851450、德国专利DE 963830、美国专利US 2710557、美国专利US 3610084、德国专利DE 1800355、欧洲专利EP 0329924、欧洲专利EP 2131352以及欧洲专利EP 2099022。
[0004]阻尼和/或粘合剂可加入至弦中，成为弦的一部分。这些物质可以为天然橡胶或合成蜡或树脂、涂料和粘合剂。下列专利文献:美国专利US 2710557、欧洲专利EP0329924、欧洲专利EP 2131352以及欧洲专利EP 2099022提供了其实施例和应用方式。
[0005]阻尼剂尤其多用于弓弦乐器的弦上，特别是具有金属芯的弦上，而不论其芯是固体金属线、金属线束或是多股螺旋金属线。阻尼和/或粘合剂可应用于芯内部(线束或多股螺旋金属线)、芯表面、后续绕层上以及绕层之间，以及弦表面。
[0006]美国专利申请US 2003/0196538描述了向合成单丝弦芯注入铁磁金属颗粒。这种注入的目的在于增大芯的密度，这样可以免除金属线进行进一步缠绕，因为在弹奏期间当手指在弦表面移动时，这会引起多余的滑动噪音。另外，这种应用方式将会造成通过声信号电磁式拾音器进行电放大，这是不同于非磁性弦的。
[0007]奥地利专利AT 506135及美国专利US 7893331描述了向音弦的阻尼剂注入磁性颗粒。这种应用的目的是，当由乐师使用和/或在外部磁力影响下，振动和/或声音特性具有磁感应的不可逆变化。奥地利专利AT 506135还描述了向粘合剂注入碳纳米纤维或碳纳米球体。这种概念旨在当乐师使用时和/或在外部辐射或热能的影响下，不可逆地改变弦的振动和/或声音特性。此外，奥地利专利AT 506135描述了设想中的微容器注入，这些微容器充满额外的液体，并通过容器胶囊与粘合剂基体隔开。这发明的目的是，当乐师使用时和/或在机械力的影响下，使胶囊破裂，不可逆地改变粘合剂基体的化学成分，以及弦的振动和声音特性。
[0008]美国专利申请US 2009/0158912公开了一种音弦，其具有低摩擦面漆、以及具有热激活色素的基层，为弦提供特定颜色，例如沿弦的各部分的颜色变化，这可用作指示。而且，面漆可包括在被缠绕的音弦的外表面上或间隙之间的抗菌剂或抗腐蚀剂。面漆提供抗腐蚀性而不影响弦的音质。
[0009]构造弦的巨大挑战在于其声学特性的配置和调整，以及所产生的声音。伴随着芯和缠绕材料的基本选择，仅能够接近所需特性。声音特性的更精细调整是非常困难的。而且，构造弦的材料的选择理所当然有限。例如，缠绕材料的优选密度大部分难以获得，并且阻尼粘合剂的选择有限，因为其必要性能非常特殊，并且因为必须符合皮肤耐受性和健康安全要求。因此，音弦的声音特性的精细调整很困难，且常由于有缺陷的折衷方法而变得更差。
【发明内容】
[0010]本发明目的在于提高弦的音质。本发明的另一目的在于通过显著地改进阻尼粘合齐U，提供用于影响和调整音弦的声音特性的新技术。这目的通过下文所述的应用、方法以及弦来实现。
[0011]根据本发明，粘弹性聚合物基体包含分布在基体中的纳米颗粒，例如纳米颗粒团聚体，该粘弹性聚合物基体用于音弦的声学特性的配置和调整，这种音弦，例如:为弓弦乐器及拨弦乐器的音弦。弦包括芯和环绕该芯的至少一个绕层。聚合物基体应用于芯和/或绕层。优选地，聚合物基体设置在芯与环绕该芯的至少一个绕层之间。附加地，或者，设置在环绕该芯的绕层之间。聚合物基体包括聚合物粘合剂，以及嵌在粘合剂中不可溶的、亚微米尺寸的、纳米级别的固态颗粒。
[0012]基体特殊之处在于具有粘弹性。粘弹性意味着，聚合物基体优选为不设置成弦表面的覆盖物，因为粘弹性将会导致弦表面的变形。而且，粘弹性使得聚合物基体呈黏性，因此基体具有高摩擦力，该基体不适合作为弦表面。这与前述的美国专利申请US2009/0158912中公开的弦的低摩擦面漆形成鲜明对比。然而，这种低摩擦面漆可与面漆之下的粘弹性基体结合。
[0013]然而，由于弹性-粘性，在演奏音乐期间，弦的聚合物基体的变形引起隐含弦内部振动运动的迟滞现象的力，从而导致振动阻尼效应。该阻尼效应取决于振动频率，因此，改变声谱从而相对抑制特定的频率，例如高音调频率。这种高音调频率的下降会减小甚至消除弦的金属声。
[0014]这种粘弹性粘合剂的材料可以是，例如:天然树脂，优选为基于松香及松香衍生物的天然树脂，合成树脂，优选为聚酰胺和聚酰亚胺树脂，酚醛树脂，聚酯树脂和环氧树脂。
[0015]本发明通过受控地向聚合物基体中添加/注入不可溶的、亚微米尺寸的、纳米级别的无机和/或无机-有机固态颗粒实现改进，其中聚合物基体包含粘合剂。粘合剂由于其粘弹性，其自身具有阻尼效应，然而，阻尼效应通过添加颗粒进一步得到调整和支持。嵌在粘合剂中的固态颗粒由此成为聚合物基体的部分，协助降音性能，尤其是当它们结成网状时。
[0016]这些固态纳米级别颗粒尺寸范围为从10纳米至500纳米，例如平均尺寸为10纳米至250纳米之间。对于球形颗粒或近似球形颗粒，术语“尺寸”涵盖颗粒的直径，然而对不规则颗粒，术语“尺寸”涵盖颗粒所有三维尺寸平均值的空间长度/宽度值。对于具有各种尺寸的一组颗粒，术语“尺寸”为该组颗粒的平均尺寸。
[0017]具有上述尺寸的亚微米颗粒在下文中被称为纳米颗粒。纳米颗粒通常表现出强烈的团聚倾向。将它们注入具有粘合剂，例如:漆的基体中，如果纳米颗粒具有合适的浓度，它们团聚并在聚合物基体中形成可独立移动的纳米颗粒团聚体的网状网络。
[0018]为了引发团聚，亚微米尺寸、纳米级别的固态颗粒浓度调整至高于预定限值，其中该预定限值等于或高于形成独立移动的团聚体的网状网络的较低浓度限值。例如，该预定较低浓度限值为每千克含有粘合剂和颗粒的聚合物基体中，含10克、20克或30克该固态颗粒。通常，颗粒浓度上限为100克/千克聚合物基体或60克/千克聚合物基体。尤其地，常用的区间为每千克基体中颗粒为20-60克或30-60克。然而，这几乎不取决于颗粒类型。通常，聚合物基体仅包括粘合剂和颗粒。然而，聚合物基体还可选地包含有用的添加剂、杀真菌剂、杀细菌剂、防腐剂、或其他保护或其他助剂；然而，上述药剂的浓度相对于粘合剂的浓度更低，例如低于至少5倍或至少10倍。聚合物基体的粘性很大程度对应于粘合剂的粘性，例如在25摄氏度的温度条件之下处于60，000-500，000或60，000-400，000米.帕斯卡.秒(mPa*s)的范围内。
[0019]聚合物基体中的有用添加剂为催化剂、抑制剂、光诱发剂、紫外线吸收剂、粘合促进剂、防静电剂和消泡剂。
[0020]这种网状网络不表现为静态网，反而呈现动态流体行为；例如，这种团聚体可沿彼此滑动并持续改变网络结构，同时仍呈现一般网状网络行为。
[0021]在变形期间，这种流体性网状网络导致更多的基体迟滞现象，这会引起弦的基体阻尼特性。
[0022]与传统的带色素的、尺寸范围为10微米(精细粒化)至250微米(粗粒化)的漆相反，纳米颗粒团聚体允许粘合剂